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Análise Estrutural de Chassis e Suspensão de Veículo Automóvel

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Abstract(s)

Nas últimas décadas tem-se verificado um aumento do desenvolvimento de protótipos virtuais em substituição dos protótipos físicos, de forma a verificar a viabilidade de um componente ou sistema. Uma análise estrutural, realizada num âmbito digital, pode apresentar duas vertentes: estática e dinâmica. A primeira é indispensável para assegurar que um elemento é capaz de suportar as cargas de funcionamento, nas condições pretendidas, mantendo a integridade estrutural do sistema. Neste tipo de análise, com recurso à simulação, é aplicado o método dos elementos finitos. Já a segunda, permite verificar se os componentes, que formam um sistema, se movem consoante a sua finalidade, de forma a alcançar o desempenho desejado. No ponto de vista da análise de movimento, estes conjuntos de componentes são denominados por sistemas de corpos múltiplos. O presente trabalho tem como principal objetivo realizar uma análise estrutural, de um chassis e suspensão de um veículo automóvel, mais especificamente, de um Lancia Stratos HF. Este estudo é então realizado no âmbito estático, com recurso aos softwares Ansys Workbench e SolidWorks Simulation, e no âmbito dinâmico, onde se utilizou o SolidWorks Motion. Primeiramente, criou-se um modelo CAD do chassis no SolidWorks, que através de um estudo de frequências, foi possível fazer a sua verificação a partir de um modelo já existente no Ansys Workbench, comparando os resultados obtidos nos dois softwares. Com isto, foi possível utilizar o modelo CAD do SolidWorks para diversas análises, no domínio estático, da avaliação estrutural do chassis. No estudo da dinâmica, utilizou-se este mesmo modelo 3D do chassis, bem como os modelos CAD das suspensões que foram posteriormente desenvolvidos, dando origem a um sistema representativo do veículo. Nesta análise submete-se este veículo a diversas condições de velocidade e movimento, a partir das quais é possível avaliar o comportamento dinâmico do veículo e estrutural dos componentes da suspensão.
In recent decades there has been an increase in the development of virtual prototypes to replace physical ones, in order to verify the viability of a component or system. A structural analysis, carried out in a digital context, can present two aspects: static and dynamic. The first one is indispensable to ensure that an element is able to withstand operating loads, under the desired conditions, maintaining the structural integrity of the system. In this type of analysis, using simulation, the finite element method is applied. The second one allows you to check whether the components, which make up a system, move according to their purpose, in order to the desired performance. In the context of motion analysis, these sets of components are referred to as multiple body systems. The main objective of this work is to carry out a structural analysis of a chassis and suspension of an automotive vehicle, more specifically, a Lancia Stratos HF. This study is performed in the static field using the software Ansys Workbench and SolidWorks Simulation, and in the dynamic field, where SolidWorks Motion was used. First, a CAD model of the chassis was created in SolidWorks, which through a frequency study, it was possible to make its verification from a model of the same chassis, that already existed in Ansys Workbench, by comparing the results obtained in the two software. With this, it was possible to use the SolidWorks CAD model for various analysis in the static domain, of the structural evaluation of the chassis. In the study of the dynamics, this same 3D model of the chassis was used, as well as the CAD models of the suspension that were subsequently developed, giving rise to a representative system of the vehicle. In this analysis, this vehicle is subjected to various conditions of speed and movement, from which it is possible to assess the dynamic behavior of the vehicle and the structural behavior of the suspension components.

Description

Trabalho de Projeto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Keywords

Protótipos Virtuais Modelo CAD Chassis Suspensão Análise Estrutural Estática Dinâmica Método dos Elementos Finitos Sistemas de Corpos Múltiplos Virtual Prototypes CAD Model Suspension Structural Analysis Statistics Dynamics Finite Element Method Multibody Systems

Citation

ALMEIDA, João Lucas Solapa – Análise Estrutural de Chassis e Suspensão de Veículo Automóvel. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. 2023. Dissertação de Mestrado.

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Publisher

Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

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